• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.395-405
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• 2005

본 논문은 고항복비-고강도강의 효율적인 이용을 위하여 유강혼합구조 시스템의 실험결과를 요약한 것이다. 최근 건축구조물에서도 대형화 및 초고층화 되어감에 따라 사용강재에 대하여 높은 성능을 요구하게 되었고, 고강도강을 사용해야 하는 경우가 늘고 있다. 하지만 고강도강은 항복비가 높고 최대 응력시 변형도가 작고 탄성계수가 연강과 같다는 단점으로 인하여 수요가 증가하고 있지 못한 실정이다. 이러한 고항복비를 가지는 고강도강의 결점을 보완하고 효과적인 사용을 위해서는 새로운 구조시스템이 필요하다. 본 연구에서는 고항복비를 가지는 고강도강을 건축구조물에 효과적으로 적용할 수 있는 방안으로 유강혼합구조 시스템을 제안하고, 고강도강이 포함된 유강혼합기둥 실험을 통하여, 고강도강을 효율적으로 사용할 수 있는 가능성을 제시하고자 하였다. 내력비와 강성비를 포함할 수 있는 강요소 (stiff element)와 유요소 (flexible element)의 항복변형비를 변수로 하여, 유강혼합구조시스템 적용시 적절한 항복변형비를 찾고자 하였다. 실험결과 제안된 유강혼합구조시스템은 연강만으로 이루어진 시스템에 비해 높은 에너지 흡수능력을 보여주었고, 강요소에 대한 유요소의 항복변형비가 2.7~3.3일 때 가장 큰 에너지 흡수능력을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권3호
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• pp.282-289
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• 2014

합판과 유리섬유강화플라스틱을 조합하여 적층 후 $1.96N/mm^2$의 압력으로 $150^{\circ}C$에서 1시간 고밀화시킨 유리섬유 강화플라스틱 적층판을 제작하였다. 제작된 5가지의 유리섬유강화플라스틱 적층판을 각각 기둥재와 접하는 집성재에 부착하여 부분보강보부재를 제작하였다. 더불어 합판과 시트형 유리섬유강화플라스틱을 적층한 보강적층목재핀과 유리섬유로 보강한 원통형 단판적층기둥재로 기둥-보 접합부를 제작하였다. 기준시험편으로는 원주목과 집성재로 제작한 보부재, 드리프트핀을 사용한 접합부를 제작하여 모멘트 저항 내력을 평가하였다. 시험결과 기준시험편과 비교하여 부분보강보부재를 사용한 시험체들이 평균 1.8배 높은 내력성능이 측정되었다. 모든 부분보강보부재와 원통형 단판적층기둥재에는 파단이 발생하지 않았으며 접합부의 인성과 강성이 모두 양호하게 측정되었다. 부분보강보부재의 보강효과는 시트형 유리섬유강화플라스틱이 직물형 유리섬유강화플라스틱으로 보강한 적층판보다 양호한 보강효과를 보였으며, 시트형 유리섬유강화플라스틱을 각층에 삽입한 적층판이 접합내력과 변형각 모두 양호하여 보부재의 부분보강에 적합한 것을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제70권1호
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• pp.67-80
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• 2019

Strengthening with near surface mounted carbon fibre reinforced polymers (NSM-CFRP) is a strengthening technique that have been used for several decades to increase the load carrying capacity of reinforced concrete members. In Iraq, many concrete buildings and bridges were subjected to a wide range of damage as a result of the last war and many other events. Accordingly, there is a progressive increase in the strengthening of concrete structures, bridges in particular, by using CFRP strengthening techniques. Near-surface mounted carbon fibre polymer has been recently proved as a powerful strengthening technique in which the CFRP strips are sufficiently protected against external environmental conditions especially the high-temperature rates in Iraq. However, this technique has not been examined yet under repeated loading conditions such as traffic loads on bridge girders. The main objective of this research was to investigate the effectiveness of NSM-CFRP strips in reinforced concrete beams under repeated loads. Different parameters such as the number of strips, groove size, and two types of bonding materials (epoxy resin and cement-based adhesive) were considered. Fifteen NSM-CFRP strengthened beams were tested under concentrated monotonic and repeated loadings. Three beams were non-strengthened as reference specimens while the remaining were strengthened with NSM-CFRP strips and divided into three groups. Each group comprises two beams tested under monotonic loads and used as control for those tested under repeated loads in the same group. The experimental results are discussed in terms of load-deflection behavior up to failure, ductility factor, cumulative energy absorption, number of cycles to failure, and the mode of failure. The test results proved that strengthening with NSM-CFRP strips increased both the flexural strength and stiffness of the tested beams. An increase in load carrying capacity was obtained in a range of (1.47 to 4.49) times that for the non-strengthened specimens. Also, the increase in total area of CFRPs showed a slight increase in flexural capacity of (1.02) times the value of the control strengthened one tested under repeated loading. Increasing the total area of CFRP strips resulted in a reduction in ductility factor reached to (0.71) while the cumulative energy absorption increased by (1.22) times the values of the strengthened reference specimens tested under repeated loading. Moreover, the replacement of epoxy resin with cement-based adhesive as a bonding material exhibited higher ductility than specimen with epoxy resin tested under monotonic and repeated loading.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.19-26
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• 2021

격자 구조체는 강도 및 강성, 초경량 및 에너지 흡수 능력 등의 우수성을 가지고 있어서 전방위 산업에서 주목을 받고 있으나, 다양한 장점에도 불구하고 복잡한 형상에 따른 제조 공정의 어려움으로, 현재까지 광범위한 상용화 및 사용은 제한되고 있다. 한편 적층 제조는 전통적인 제조 방법으로는 불가능한 복잡한 기하학적 형상 제조가 가능한 기술로써, 격자 구조체 제조를 위한 최적 기술로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 3차원 좌표 방법으로 단위 셀을 형성하고, 단위셀의 바운더리 박스 크기 및 스트럿 반경에 따른 상대 밀도의 관계식을 도출하였다. 본 연구에서는 Simple Cubic(SC), Body-Centered Cubic(BCC) 및 Face-Centered Cubic(FCC)을 모델링 소프트웨어를 사용하여 상대 밀도 맞춤형 구조체를 설계하였다. 본 연구에서 제안한 상대 밀도 산출식 정확도는 SC, BCC 및 FCC에서 98.3 %, 98.6 % 및 96.2%의 신뢰성을 확보하였다. 격자 구조체를 대상으로 시뮬레이션 수행 결과, 동일한 셀 배열 조건에서는 상대 밀도가 커짐에 따라 항복 하중이 커지고, 동일 배열 조건에서는 SC, BCC, FCC 순으로 압축 항복 하중이 작아지는 결과가 나타났다. 최종적으로 20 mm × 20 mm × 20 mm 크기의 구조체는 SC 단위 셀을 3×3×3 배열로 구성하는 것이 압축 하중에 대한 구조적 최적화가 가능한 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권1호
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• pp.41-52
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• 2021

Inelastic static pushover analysis has been used in the academic-research widely for seismic analysis of structures. Nowadays, the variety pushover analysis methods have been developed, including Modal pushover, Adaptive pushover, and Cyclic pushover, in which some weaknesses of the conventional pushover method have been rectified. In the conventional pushover analysis method, the effects of cumulative growth of cracks are not considered on the reduction of strength and stiffness of RC members that occur during earthquake or cyclic loading. Therefore, the Cyclic Pushover Analysis Method (CPA) has been proposed. This method is a powerful technique for seismic evaluation of regular reinforced concrete buildings in which the first mode of them is dominant. Since the bridges have different structures than buildings, their results cannot necessarily be attributed to bridges, and more research is needed. In this study, a cyclic pushover analysis with four loading protocols (suggested by valid references) by the Opensees software was conducted for seismic evaluation of two regular reinforce concrete bridges. The modeling method was validated with the comparison of the analytical and experimental results under both cyclic and dynamic loading. The failure mode of the piers was considered in two-mode of flexural failure and also a flexural-shear failure. Along with the cyclic analysis, conventional analysis has been studied. Also, the nonlinear incremental dynamic analysis (IDA) method has been used to examine and compare the results of pushover analyses. The time history of 20 far-field earthquake records was used to conduct IDA. After analysis, the base shear vs. displacement in the middle of the deck was drawn. The obtained results show that the cyclic pushover analysis method is able to evaluate an accurate seismic behavior of the reinforced concrete piers of the bridges. Based on the results, the cyclic pushover has proper convergence with IDA. Its accuracy was much higher than the conventional pushover, in which the bridge piers failed in flexural-shear mode. But, in the flexural failure mode, the results of each two pushover methods were close approximately. Besides, the cyclic pushover method with ACI loading protocol, and ATC-24 loading protocol, can provided more accurate results for evaluating the seismic investigation of the bridges, specially if the bridge piers are failed in flexural-shear failure mode.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.13-23
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• 2022

교량 기초의 지반-구조물 상호작용은 지진 시 교량의 거동에 영향을 미치는 주요한 요인으로 지적되어 왔다. 본 연구에서는 지반의 특성 및 기초의 특성이 교량 기초의 지진취약도에 미치는 영향을 분석하였다. 지반의 특성 변화 및 기초의 크기 변화를 고려한 등가정적해석 결과, 상재하중이 작용하는 경우 같은 수준의 횡방향 변위를 발생시키기 위해 요구되는 하중이 증가되는 것을 확인할 수 있었으며, 비선형성은 상재하중이 없는 경우가 더 큰 것으로 나타났다. 느슨한 지반에서 조밀한 지반으로 갈수록 기초의 크기가 증가할수록 동일한 변위를 발생시키기 위해 더 큰 하중을 필요로 하는 것으로 나타났다. 또한, 교량의 지진취약도를 합리적으로 획득하기 위한 접근법을 도출하기 위하여 교량 기초의 지진취약도를 4가지의 조건(고정단 조건, 도로교 설계기준-등가선형강성, 상재하중 고려 시 및 미고려 시 비선형 강성)을 고려하여 비교하였다. 단주교각에 대한 지진해석은 Opensees를 이용하여 수행하였다. 지진취약도 분석 결과, 보수적인 접근법으로 확대기초는 고정단으로 고려할 수 있으며, 말뚝기초의 크기가 작은 경우는 고정단으로 고려하여 안전측 설계를 검토할 수 있으나, 말뚝의 크기가 대형화 하는 경우는 비경제적인 설계가 될 수 있으므로, 지반조건에 따라 기초의 강성을 평가할 수 있는 도로교 등가 선형 스프링 강성을 고려하는 것이 합리적인 접근법으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권1호
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• pp.11-21
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• 2022

현재 국내 건설 산업분야에서 코로나 사태 장기화로 인한 기능공 인력부족, 공기단축 및 인건비 감소를 통한 경제성 확보 등을 해결하기 위하여 프리웨브 공법에 대한 중요성이 대두되고 있다. 그 공법의 일환으로서, 이 연구에서는 공장에서 강판 거푸집 제작하고 철근 선조립하여 현장 반입한 후 현장 타설하는 SY 비탈형 보거푸집을 대상으로 하중재하에 따른 휨거동을 평가하고자 하였다. SY Beam 표준단면 형상은 MIDAS GEN 프로그램에 의한 구조모델링 통해 결정된 단면 치수 폭 400mm, 춤 600mm을 적용하였다. 총 6개의 실험체를 부재길이 5,000mm로 하여 강판두께(0.8, 1.0, 1.2mm)를 변수로 실험체 5개와 비교군 RC 실험체 1개를 실대형으로 제작하여 휨 실험을 수행하였다. 휨 실험결과, 강판데크가 항복하면서 높은 초기강성과 최대강도를 나타내어 휨강도에 충분히 기여하고 있음을 보였으며, 이후에도 콘크리트와 강판데크는 합성거동를 통해 충분한 연성거동을 하면서 휨 파괴 모드를 나타내었다. 추후 SY Beam의 제작/시공/경제성 확보를 위한 적정 강판두께 및 강판 인장력 기여도 산정방법 도출을 위해 1.05, 1.1, 1.15mm에 대한 추가 해석 및 실험연구가 필요한 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.77-81
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• 2021

복합재료의 높은 비강도와 비강성으로 인해 복합재료는 다양한 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 탄소 섬유 강화 복합재는 많은 기계적인 구조물에 널리 사용된다. 또한 이방성 특성을 갖는 탄소 섬유 강화복합재는 금속 재료와 달리 섬유 방향에 따라 피로 거동을 이해하는 것은 구조 설계에 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 비낌 축(off-axis) 시편에 따라 복합재료의 피로 수명에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 이를 위해 복합재료의 비낌 축 시편(0°, 10°, 30°, 45°, 60°, 90°)에 대해 인장 및 피로 시험을 수행하였다. 피로 시험 결과, 복합재의 피로 강도는 섬유 방향이 0도로부터 조금 벗어날수록 피로 강도가 크게 감소하였으며 많이 벗어날수록 적게 감소하였다. 이는 적층 각이 커질수록 섬유의 하중을 지지하는 역할이 감소했기 때문이다. 또한 복합재의 피로 선도에 비낌 축 각도를 평준화하는 피로 강도 비율을 도입하여 피로 수명의 경향을 분석하였다. 피로강도 비율(Ψ)-피로 수명 선도를 이용하여 적층 각도와 관계없이 피로 수명을 단일선으로 표현하였다. 피로 강도비율을 통해 평준화된 피로 선도를 이용하면 2개 이상의 비낌 축 각도를 가지는 복합재의 피로 선도만으로도 임의의 다른 비낌 축 각을 가진 동일한 복합재의 피로 수명 곡선의 도출이 가능하다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.53-66
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• 2023

본 연구에서는 대규모 지반굴착 조건에서 흙막이 벽체로 적용된 벽강관말뚝의 탄소성보 해석, 유한요소 해석 및 최적화 설계 등의 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 고강도 내해수강 벽강관의 경우 부식에도 유리하고 허용응력이 커 구조적으로 우수하여 흙막이 벽체로써 활용성이 높고, C-Y형 이음부의 경우 기존 P-P형 대비 인장강도와 강성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한, 시공 중 벽체 누수나 결함이 발생하더라도 용접, 덧댐 시공 등으로 확실한 보수가 가능한 장점이 있는 것으로 조사되었다. 벽강관 연속벽의 경우 CIP나 Slurry wall 대비 변위 순응 구조임과 동시에 동일 수평변위에 대하여 허용 휨응력이 매우 커 대심도 흙막이 측면에서 가장 우수한 것으로 평가되었다. 대규모 편토압 조건에서의 지반굴착임을 고려하여 탄소성보해석 및 유한요소 해석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교한 결과, 굴착 시 전체적인 거동, 벽체의 변위나 부재력 등 각 항목별 발생 최대값에 대해서도 두 방법간에는 정량적 수치가 유사한 것으로 나타나 추후 설계 시 두 해석방법 모두 적용가능한 것으로 나타났다. 마지막으로, 동일 직경에서 가장 두꺼운 두께의 중공형보다는 가장 얇은 두께에 콘크리트로 속채움하는 방법, 그리고 변위와 부재력의 급격한 변화가 없는 깊이 즉, 정상성 검토를 통한 근입길이 결정 시 경제적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.61-73
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• 2009

본 논문에서는 강판형교의 주된 두 손상유형인 거더의 휨 강성 저하와 지점부의 손상을 검색하기 위해 가속도-임피던스 특성을 이용한 하이브리드 구조건전성 모니터링 기법을 제안하였다. 하이브리드 기법은 1) 전역적인 방법으로 손상의 발생을 경보하고, 2) 구조물의 구조 부재내의 발생된 손상을 분류하며, 3) 구조 부재에 따라 적절한 방법을 이용하여 세부적으로 분류된 손상을 평가하는 크게 3단계로 구성되었다. 첫 번째 단계에서는 가속도 특성 변화를 모니터링하여 전역적인 손상의 발생을 경보한다. 두 번째 단계에서는 임피던스 특성 변화를 모니터링하여 경보된 손상유형을 분류한다. 세 번째 단계에서는 모드변형에너지기반 손상지수법과 RMSD 기법을 이용하여 손상의 위치와 크기를 평가한다. 몇몇의 손상 시나리오에 의해 측정된 하이브리드 가속도-임피던스 신호를 이용한 모형 강판형교 실험을 통해 제안된 하이브리드 기법의 유용성을 평가하였다. 또한, 온도변화 및 지점손상 조건에 대한 실험을 통해 임피던스기반 손상모니터링의 정확도에 미치는 온도유발 영향을 검토하였다.